CN102017141A - 可表面安装的发光二极管模块以及用于制造可表面安装的发光二极管模块的方法 - Google Patents
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Abstract
设置有一种可表面安装的发光二极管模块(100)，其具有载体衬底(1)，在所述载体衬底(1)上布置有至少三个发光二极管芯片(2a，2b，2c)，所述发光二极管芯片(2a，2b，2c)分别具有用于产生电磁辐射的有源层。载体衬底(1)具有至少三个第一和三个第二电连接面(8a，8b)。发光二极管芯片(2a，2b，2c)分别具有第一接触层(9a)，所述第一接触层(9a)分别与第一连接面(8a)以导电的方式相连接。发光二极管芯片(2a，2b，2c)分别具有第二接触层(9b)，所述第二接触层(9b)分别与第二连接面(8b)以导电的方式相连接。第一发光二极管芯片(2a)发出红光光谱范围中的辐射，第二发光二极管芯片(2b)发出绿光光谱范围中的辐射，并且第三发光二极管芯片(2c)发出蓝光光谱范围中的辐射。发光二极管芯片(2a，2b，2c)每个都不具有生长衬底。另外，设置有一种用于制造可表面安装的发光二极管模块(100)的方法。
Description
技术领域
本发明一种可表面安装的发光二极管模块。此外，本发明涉及一种用于制造可表面安装的发光二极管模块的方法。
背景技术
可表面安装的发光二极管模块的特点在于，其可以借助于能够焊接的接触区域被直接地焊接到例如电路板上。在此，发光二极管芯片优选地通过通孔接触部与被布置在电路板的背侧的电接触区域以导电的方式相连接。由此可以非常紧密地装配，从而减小模块的空间需求。在小型化的过程中，期望越来越小的模块尺寸、比如模块的模块高度和/或基面积、以及发光二极管芯片的越来越高的封装密度。
发明内容
本发明所基于的任务是，提供一种可表面安装的发光二极管模块，所述发光二极管模块尤其是具有小的模块尺寸，并且同时具有发光二极管芯片的高封装密度。另外，本发明的任务是说明一种用于制造这样的发光二极管模块的方法。
该任务通过具有权利要求1的特征的可表面安装的发光二极管模块、以及具有权利要求14的特征的用于制造所述发光二极管模块的方法来解决。该模块以及用于制造该模块的方法的有利的实施方式和优选的改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明设置有一种可表面安装的发光二极管模块，其具有载体衬底，在所述载体衬底上布置有至少三个发光二极管芯片。所述发光二极管芯片分别具有用于产生电磁辐射的有源层。所述载体衬底具有至少三个第一和三个第二电连接面。所述发光二极管芯片分别具有第一接触层，所述第一接触层分别与第一连接面以导电的方式相连接。所述发光二极管芯片分别具有第二接触层，所述第二接触层分别与第二连接面以导电的方式相连接。第一发光二极管芯片发出红光光谱范围中的辐射，第二发光二极管芯片发出绿光光谱范围中的辐射，并且第三发光二极管芯片发出蓝光光谱范围中的辐射。所述发光二极管芯片每个都不具有生长衬底。
因此，所述发光二极管芯片被构造成所谓的无衬底的发光二极管芯片。在本发明的范围内，应将“无衬底的发光二极管芯片”看成是一种发光二极管芯片，在所述发光二极管芯片的制造期间，上面已经例如外延地生长有半导体层序列的生长衬底被完全揭去。另外，无衬底的发光二极管芯片不具有载体。
由此可以放弃例如在常规的薄膜技术中所使用的载体材料、例如锗，由此有利地减少生产成本。
另外，通过无衬底的发光二极管芯片有利地还得出发光二极管模块的特别小的构造高度。所述模块的尺寸可以几乎处于发光二极管芯片的尺寸的数量级。
发光二极管模块的高度优选地处于100μm至500μm之间的范围中。各个发光二极管芯片的高度优选地小于50μm。
所述三个发光二极管芯片之中至少两个之间的间隔优选地小于20μm。特别优选地，发光二极管模块的所有发光二极管芯片相对彼此之间的发光二极管芯片间隔都小于20μm。由此仅仅需要发光二极管模块的小的基面积。另外，通过发光二极管芯片之间的小的间隔实现发光二极管模块中的发光二极管芯片的高封装密度，由此有利地提高发光二极管模块的辐射密度。
所述发光二极管芯片优选地基于氮化物化合物半导体、磷化物化合物半导体、或者砷化物化合物半导体。在这种情形下，“基于氮化物化合物半导体、磷化物化合物半导体、或者砷化物化合物半导体”是指，有源外延层序列或者其至少一个层包括具有组成为InxGayAl1-x-yP、InxGayAl1-x-yN、或者InxGayAl1-x-yAs的III/V族半导体材料，其中分别有0≤x≤1，0≤y≤1，并且x+y≤1。
所述发光二极管芯片的有源层具有pn结、双异质结构、单量子阱结构(SQW，single quantum well)、或者多量子阱(MQW，multi quantumwell)以用于产生辐射。在此，术语“量子阱结构”不含关于量子化维度的说明。因此，其尤其是包括：量子阱、量子线、和量子点、以及这些结构的每种组合。
载体衬底优选地含有陶瓷或硅。
在发光二极管模块的一个优选的扩展方案中，所述三个发光二极管芯片之中的至少两个可以被单独地电控制。
优选地，第一发光二极管芯片以及第二和第三发光二极管芯片分别被布置在与第一接触区域以导电的方式相连接的第一连接面以及与另一第一接触区域以导电的方式相连接的另一第一连接面上。因此，第二和第三发光二极管芯片可以共同被电控制。
因此，例如发射红光光谱范围中的辐射的发光二极管芯片可以与发射绿光和蓝光光谱范围中的辐射的发光二极管芯片分开地被电控制。
由发光二极管模块所发射的辐射通过由各个发光二极管芯片所发射的辐射的加性的颜色混合而获得。在所述光谱范围中所发射的情况下，通过加性的颜色混合造成白光的印象。
通过电隔离地控制发光二极管芯片，有利地获得对由发光二极管模块所发射的辐射的颜色位置的改进的可控性。
在下面应将“颜色位置”理解成在CIE颜色空间中对模块所发射的光的颜色进行描述的数值。
在发光二极管模块的运行中，由该模块所发射的辐射的颜色位置有利地可以被调节，使得由该发光二极管模块所发射的辐射的颜色位置在运行中可以偏移到所期望的颜色位置范围中。
如果例如期望由该模块所发射的辐射的具有较高红色分量的颜色位置，则可以通过分开地控制发射红光光谱范围中的辐射的发光二极管芯片来提高由该模块所发射的辐射的红色分量，使得有利地存在暖白分布(Warmweiβverteilung)的颜色位置范围。暖白分布的颜色位置范围优选地在CIE颜色空间中处于6000K至2000K的色温范围。
在该模块的一个扩展方案中，载体衬底在背向发光二极管芯片的表面上具有第一接触区域，所述第一接触区域通过穿过载体衬底的第一通孔接触部分别与第一连接面以导电的方式相连接。
优选地，第一连接面分别由第一通孔接触部的朝向发光二极管芯片的表面形成。
载体衬底的第一接触区域优选地被构造为热沉。由此可以有利地把在发光二极管芯片中所产生的热量充分地从发光二极管芯片中排出，使得减小发光二极管芯片损坏的危险。
特别优选地，载体衬底在背向发光二极管芯片的表面上具有第二接触区域，所述第二接触区域与第一触区域电绝缘，并且分别通过穿过载体衬底的第二通孔接触部与第二连接面以导电的方式相连接。
第二连接面优选地分别由第二通孔接触部的朝向发光二极管芯片的表面形成。
因此，发光二极管芯片的电接触优选地分别通过穿过载体衬底的第一和第二通孔接触部进行。通过这种电接触有利地得到在构造高度和基面积方面特别小的模块尺寸这一优点，因为未使用例如以与载体衬底相距一定间隔的方式被引导的、必须以电绝缘的方式被集成到模块中的接触部例如常规的键合线。
在发光二极管模块的一个扩展方案中，第一接触层和第二接触层分别被布置在发光二极管芯片的朝向载体衬底的表面上，其中第一连接面分别与第一接触层以导电的方式相连接，并且第二连接面分别与第二接触层以导电的方式相连接。
因此，在该扩展方案中，发光二极管芯片的两个电接触层以彼此电绝缘的方式被布置在优选与发光二极管芯片的光出射面相对的共同的表面上(倒装芯片技术)。例如从公开文献DE 10 2006 019 373 A1中公知了一种借助于倒装芯片技术电接触的发光二极管及其制造方法，所述公开文献的公开内容通过回引结合于此。
优选地，第一接触层和第二接触层分别通过焊剂层与第一连接面和第二连接面以导电的方式相连接。
在发光二极管模块的可替代的扩展方案中，第一接触层和第二接触层分别被布置在发光二极管芯片的朝向载体衬底的表面和背向载体衬底的表面上，其中第二接触层分别通过接触导体与第二连接面以导电的方式相连接。优选地在发光二极管芯片附近分别布置有在上面引导接触导体的支承层。
在这种情况下，发光二极管芯片的电接触通过第一和第二通孔接触部以及通过接触导体进行。
在此，接触导体以尽可能接近载体衬底的方式被引导。在此，可以避免以与载体衬底相距一定间隔的方式被引导的接触部，而例如对于常规的键合线而言情况如此。模块的构造高度有利地被减小。
在发光二极管模块的另一扩展方案中，第一接触层和第二接触层分别被布置在发光二极管芯片的朝向载体衬底的表面和背向载体衬底的表面上，其中在发光二极管芯片的背向载体衬底的侧布置有衬底。在载体衬底与衬底之间布置有平坦化层，其中发光二极管芯片被嵌入在所述平坦化层中。所述平坦化层分别在发光二极管芯片的第二接触层的区域中具有凹陷。另外，衬底在朝向发光二极管芯片的表面上具有结构化的印制导线。
优选地，第二接触层分别与印制导线的部分区域以导电的方式相连接，其中印制导线的部分区域分别通过穿过平坦化层的第三通孔接触部与第二连接面以导电的方式相连接。
第二接触层优选地分别借助于焊剂与印制导线的相应的部分区域相连接。优选地，穿过平坦化层的第三通孔接触部分别借助于另外的焊剂层与第二通孔接触部以导电的方式相连接。
在这种情况下，发光二极管芯片的电接触部通过第一接触区域和第一通孔接触部通向发光二极管芯片的第一接触层，并且通过第二接触层、结构化的印制导线、第三通孔接触部、以及第二通孔接触部通向第二接触区域。
平坦化层优选地含有苯并环丁烯(BCB)。印制导线和第三通孔接触部优选地含有铜。
该衬底优选地是玻璃衬底、或者对由发光二极管芯片所发射的辐射透明的膜、例如玻璃膜。该衬底特别优选地是散射片。尤其是应将散射片理解成里面含有散射颗粒的衬底。在所述散射颗粒处，由发光二极管芯片的有源层所发射的辐射优选不定向地以所有空间方向被散射。散射颗粒优选均匀地分布在衬底中，使得散射辐射均匀地传播。由此可以通过辐射角减小颜色不均匀性。由该模块所发射的辐射的均匀的辐射特性被有利地实现。
在发光二极管模块的另一扩展方案中，第一接触层和第二接触层分别被布置在发光二极管芯片的朝向载体衬底的表面和背向载体衬底的表面上，其中第二接触层具有电流分布结构。
优选地，分别在发光二极管芯片的背向载体衬底的表面上布置有导电层。优选地在导电层上布置有衬底，其中衬底在朝向发光二极管芯片的表面上具有结构化的TCO层(TCO：Transparent ConductiveOxide(透明导电氧化物))。结构化的TCO层的朝向发光二极管芯片的表面具有结构化的印制导线，所述印制导线优选地分别被构造成环形结构。优选地，电流分布结构分别通过导电层与环形结构以导电的方式相连接。另外，该TCO层分别通过框接触部与第二连接面以导电的方式相连接。
因此，在发光二极管芯片与衬底之间分别布置有导电层、结构化的印制导线、以及结构化的TCO层。
电流分布结构优选地充当电流扩展层，使得实现发光二极管芯片的均匀的辐射特性。在这种情况下，发光二极管芯片的电接触部通过导电层、通过环形结构、通过TCO层、以及通过框接触部通向载体衬底的第二通孔接触部。
TCO层的材料例如是ITO(铟锡氧化物)或者氧化锌。环形结构和框接触部优选地含有金属。
导电层优选地是ACA层(ACA：Anisotropic Conductive Adhesive(各向异性导电胶))。尤其是应将ACA层理解为一种层，该层在电导率方面具有各向异性的特性并且尤其是有粘性的。导电层优选地不具有横向电导率，而是仅仅具有纵向电导率。导电层优选地含有里面置入有导电颗粒、尤其是金属珠的胶粘剂。在电导率方面的各向异性的特性优选地通过胶粘剂中的导电颗粒的稀释程度来构造。
框接触部优选地是ICA接触部(ICA：Isotropic Conductive Adhesive(各向同性导电胶))。尤其是应将ICA层理解为一种接触部，该接触部在电导率方面具有各向同性的特性并且尤其是有粘性的。因此，框接触部既具有横向电导率又具有纵向电导率。框接触部优选地含有里面置入有导电颗粒、尤其是金属珠的胶粘剂。在电导率方面的各向同性的特性优选地通过胶粘剂中的导电颗粒的稀释程度来构造。
在发光二极管模块的另一扩展方案中，在载体衬底上布置有包围发光二极管芯片的反射器。
反射器优选地被放置到载体衬底上。反射器优选地含有硅。反射器例如可以由朝向发光二极管芯片的镜面构成。
通过优选以框的形式包围发光二极管芯片的反射器，由发光二极管芯片所发射的辐射可以在该模块的辐射耦合输出侧的方向上被反射，使得有利地提高发光二极管模块的耦合输出效率。
在发光二极管芯片之后优选地布置有光学元件。光学元件优选地被布置在发光二极管芯片的辐射耦合输出侧。
特别优选地，既在载体衬底上布置以框的形式包围发光二极管芯片的反射器，又在反射器上布置光学元件。
尤其是应将光学元件理解成一种部件，其对由发光二极管芯片的有源层所发射的辐射具有射束成形的特性，也就是说，所述特性尤其是有针对性地影响所发射辐射的辐射特性和/或方向性。例如在发光二极管芯片之后在辐射方向上布置透镜。另外，同样可以将光学元件理解成对由发光二极管芯片所发射的辐射透明的、保护发光二极管芯片免受机械影响的盖例如透明膜或玻璃板。
通过发光二极管芯片的通过通孔接触部所引导的电接触部，可以有利地将光学元件布置为与发光二极管芯片接近的芯片接近形式，而在此不必使电接触部受到损坏的危险，而这例如在常规的键合线的情况下不利地是可能的。
一种用于制造多个发光二极管模块的方法包括下列方法步骤：
-提供载体衬底，所述载体衬底具有多个接触区域，其中在所述载体衬底的与所述接触区域相对的表面上布置有多个第一和第二电连接面，所述电连接面分别通过穿过所述载体衬底的第一和第二通孔接触部与所述接触区域以导电的方式相连接；
-提供发光二极管载体，在所述发光二极管载体上布置多个单独的并且与发光二极管载体相连接的发光二极管芯片，其中所述发光二极管芯片分别具有拥有有源层的半导体层序列，并且上面已经生长有所述发光二极管芯片的半导体层序列的生长衬底分别被完全除去；
-将所述载体衬底和所述发光二极管载体相对于彼此地布置为使得所述发光二极管芯片背向所述连接面；
-将所述多个发光二极管芯片与所述载体衬底在被分配给相应的发光二极管芯片的第一连接区域中机械连接，将相应的发光二极管芯片的第一接触层与被分配给所述发光二极管芯片的第一连接区域的第一连接面以导电的方式相连接，并且将与所述载体衬底相连接的发光二极管芯片与所述发光二极管载体分开；
-将相应的发光二极管芯片的第二接触层分别与被分配给相应的发光二极管芯片的第二连接区域的第二连接面以导电的方式相连接；
-将所述载体衬底分割成多个单独的发光二极管模块，所述发光二极管模块具有至少三个第一和第二连接面，并且具有至少三个分别被布置在第一连接面上并且分别与第一和第二连接面以导电的方式相连接的发光二极管芯片；
-第一发光二极管芯片发射红光光谱范围中的辐射，第二发光二极管芯片发射绿光光谱范围中的辐射，并且第三发光二极管芯片发射蓝光光谱范围中的辐射。
类似于发光二极管模块的有利的扩展方案可以得出该方法的有利的扩展方案，并且反之亦然。借助于该方法尤其是可以制造在此所述的发光二极管模块。
优选地，在将发光二极管芯片施加到载体衬底上以前，所述发光二极管芯片的第一接触层分别被电镀增强。
优选地，将发光二极管芯片在提供以前布置和固定在发光二极管衬底上，使得所述发光二极管芯片在发光二极管载体上的分布对应于载体衬底的第一连接面的分布。
在该方法的一个扩展方案中，在将发光二极管芯片与载体衬底相连接以前，分别将第一接触层和第二接触层布置在相应的发光二极管芯片的背向所述发光二极管载体的表面上，并且接着分别优选地通过焊剂层将第一接触层与第一连接面以导电的方式相连接，并且分别优选地通过第二焊剂层将第二接触层与第二连接面以导电的方式相连接。
在该方法的一个可替代的扩展方案中，在将发光二极管芯片与发光二极管载体分开以后，分别将第二接触层施加到所述发光二极管芯片的背向载体衬底的表面上，并且接着分别优选地通过接触导体将第二接触层与第二连接面以导电的方式相连接，其中分别在所述发光二极管芯片附近布置支承层，在所述支承层上引导所述接触导体。
支承层的材料优选地作为造型材料被离心涂布并且接下来被固化。
在另一扩展方案中，提供在表面上具有结构化的印制导线的衬底，其中接着在具有结构化的印制导线的表面上施加平坦化层，所述平坦化层为了电接触发光二极管芯片而在所述印制导线的部分区域中具有凹陷。
所述平坦化材料优选地作为造型材料被离心涂布并且接下来被固化。
在将发光二极管芯片与发光二极管载体分开以后，优选地分别将第二接触层施加到所述发光二极管芯片的背向载体衬底的表面上，其中分别优选地借助于焊剂将第二接触层与所述衬底的印制导线的部分区域以导电的方式相连接，并且分别通过穿过平坦化层的第三通孔接触部将所述印制导线的部分区域与第二连接面以导电的方式相连接。
在另一扩展方案中，在将发光二极管芯片与发光二极管载体分开以后，分别将第二接触层施加到所述发光二极管芯片的背向载体衬底的表面上，其中第二接触层具有电流分布结构。接着，分别在所述发光二极管芯片的背向载体衬底的表面上施加导电层。另外，提供在表面上具有结构化的TCO层的衬底，其中在所述TCO层上布置结构化的印制导线，所述印制导线分别被构造成环形结构。在所述导电层上将所述衬底布置为使得所述电流分布结构分别通过所述导电层与环形结构以导电的方式相连接。分别通过框接触部将所述TCO层与第二连接面以导电的方式相连接。
附图说明
从下面结合图1至图8所阐述的实施实例中得出该模块的其它特征、优点、优选的扩展方案、以及适宜性。附图：
图1示出了根据本发明的模块的第一实施例的示意性截面图；
图2示出了图1的根据本发明的模块的实施例的示意性立体图；
图3示出了根据本发明的模块的第二实施例的示意性截面图；
图4示出了根据本发明的模块的第三实施例的示意性截面图；
图5示出了根据本发明的模块的第四实施例的示意性截面图；
图6示出了根据本发明的模块的第五实施例的示意性立体图；
图7示出了根据本发明的模块的第六实施例的示意性立体图；
图8分别示出了根据本发明的模块的实施例在分割方法步骤之前的示意性截面图。
具体实施方式
分别给相同或作用相同的组成部分配备相同的附图标记。不应当将所示出的组成部分以及组成部分彼此间的大小比例看成是比例正确的。
图1示出了可表面安装的发光二极管模块的示意性截面图。图2示出了图1的发光二极管模块的立体图。
可表面安装的发光二极管模块的特点在于尤其在安装在载体板上、优选地在安装在电路板上的情况下的特别简单的易使用性。该发光二极管模块例如可以借助于自动的装配方法(拾放工艺(Pick and Place-Prozess)被定位在电路板上并且接下来被电连接和/或热连接。
该发光二极管模块具有载体衬底1，在所述载体衬底1上布置有至少三个发光二极管芯片2a、2b、2c。在图1中所述的发光二极管模块截面图中，第三发光二极管芯片2c不可见。在图1中，第三发光二极管芯片2c被布置在第二发光二极管芯片2b之后，并且因此被第二发光二极管芯片2b遮挡。
发光二极管芯片2a、2b、2c分别具有用于产生电磁辐射的有源层。发光二极管芯片2a、2b、2c的有源层分别具有pn结、双异质结构、单量子阱结构(SQW)、或者多量子阱(MQW)以用于产生辐射。
第一发光二极管芯片2a发射红光光谱范围中的辐射，第二发光二极管芯片2b发射绿光光谱范围中的辐射，并且第三发光二极管芯片2c发射蓝光光谱范围中的辐射。
发光二极管模块的发光二极管芯片2a、2b、2c每个都不具有生长衬底。因此，发光二极管芯片2a、2b、2c被构造成无衬底的发光二极管芯片。
通过无衬底的发光二极管芯片2a、2b、2c得到发光二极管模块的特别小的构造高度这一优点。各个发光二极管芯片2a、2b、2c的高度优选地小于50μm。因此，发光二极管模块的尺寸可以几乎处于发光二极管芯片2a、2b、2c的尺寸的数量级。
发光二极管模块的高度优选地处于包括100μm和500μm在内的100μm至500μm的范围。
发光二极管芯片2a、2b、2c之间的间隔D优选地小于20μm。由此有利地得到发光二极管模块的小的基面积，从而进一步减小模块尺寸。另外，通过发光二极管芯片之间的处于上述范围的间隔实现发光二极管模块中的发光二极管芯片2a、2b、2c的高封装密度，由此有利地提高该模块的辐射密度。
载体衬底1在背向发光二极管芯片2a、2b、2c的表面上具有第一接触区域30a、31a和第二接触区域30b、31b。第一接触区域30a、31a通过彼此间的间隔而彼此电绝缘并且同第二接触区域30b、31b电绝缘。另外，第二接触区域30b、31b通过彼此间的间隔电绝缘。
载体衬底1在朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的表面上具有三个第一连接面8a和三个第二连接面8b。每个第一连接面8a分别与一个发光二极管芯片2a、2b、2c的第一接触层以导电的方式相连接。为此，发光二极管芯片2a、2b、2c例如借助于焊剂层分别被施加在第一电连接面8a上。
每个第一连接面8a分别通过穿过载体衬底1的第一通孔接触部40a、41a与一个第一接触区域30a、31a以导电的方式连接。
发光二极管芯片2a、2b、2c分别在发光二极管芯片2a、2b、2c的背向载体衬底1的表面上具有第二接触层。第二接触层分别通过接触导体5与第二连接面8b以导电的方式相连接，其中在发光二极管芯片2a、2b、2c附近分别布置有在上面引导接触导体5的支承层6。支承层6优选地具有楔形的形状，使得可以在支承层6的背向载体衬底1的表面上将接触导体5优选地以到载体衬底1尽可能小的间隔从发光二极管芯片2a、2b、2c的背向载体衬底1的表面上开始引导到第二连接面8b。
第二连接面8b分别通过第二通孔接触部40b、41b与第二接触区域30b、31b以导电的方式相连接。
优选地，第一连接面8a分别由第一通孔接触部40a、41a的朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的表面形成，并且第二连接面8b分别由第二通孔接触部40b、41b的朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的表面形成。
因此，发光二极管芯片2a、2b、2c的接触通过穿过载体衬底1的第一和第二通孔接触部40a、41a、40b、41b、以及通过以到载体衬底1尽可能小的间隔被引导的接触导体5来进行。通过这种电接触有利地得到小的模块尺寸。
第一接触区域30a、31a优选地被构造为热沉。这意味着，第一接触区域30a、31a优选地具有拥有良好的热导率的材料和/或足够的厚度。由此可以有利地把在发光二极管芯片2a、2b、2c中所产生的热充分地从发光二极管芯片2a、2b、2c中排出，使得减小发光二极管芯片2a、2b、2c损坏的危险。
优选地，例如发射红光光谱范围中的辐射的发光二极管芯片2a可以与例如发射绿光和蓝光光谱范围中的辐射的第二和第三发光二极管芯片2b、2c分开地被电控制。为此，第一发光二极管芯片2a分别被布置在与第一接触区域30a以导电的方式相连接的第一连接面8a上，并且第二和第三发光二极管芯片2b、2c共同被布置在与第一连接面8a电绝缘并且与另一第一接触区域31a以导电的方式相连接的另一第一连接面8a上。
由发光二极管模块所发射的辐射通过由各个发光二极管芯片2a、2b、2c所发射的辐射的加性的颜色混合而获得。在所述光谱范围中所发射的处于红光、绿光和蓝光光谱范围中的辐射的情况下，通过加性的颜色混合造成白光的印象。
通过至少部分电隔离地控制发光二极管芯片2a、2b、2c，可以在模块的运行中将由发光二极管模块所发射的辐射的颜色位置(Farbort)偏移到所期望的颜色位置的颜色位置范围中。如果例如期望由该模块所发射的、具有较高红色分量的辐射的颜色位置，则可以通过分开地控制第一发光二极管芯片来提高由该模块所发射的辐射的红色分量，使得有利地存在暖白分布的颜色位置范围。
支承层6优选地含有苯并环丁烯(Benzocyclobuten，BCB)。支承层6优选地在制造发光二极管模块时作为造型材料被离心涂布到载体衬底1上并且接下来被固化。
第一和第二接触区域30a、30b、31a、31b、第一和第二通孔接触部40a、40b、41a、41b、以及接触导体5优选地含有铜，载体衬底1优选地含有陶瓷。
为清楚起见，在图2中未绘出各个发光二极管芯片2a、2b、2c的电接触部、即接触导体。
图3中所示的发光二极管模块的实施例与图1所示的实施例的区别在于发光二极管芯片2a、2b、2c的电接触部。
在图3的实施例中，第一接触层9a和第二接触层9b分别被布置在发光二极管芯片2a、2b、2c的朝向载体衬底1的表面上。优选地，第一连接面8a分别借助于焊剂层7与第一接触层9a以导电的方式相连接。优选地，第二连接面8b分别借助于第二焊剂层7与第二接触层9b以导电的方式相连接。
与图1的实施例不同，发光二极管芯片2a、2b、2c被构造成倒装芯片发光二极管芯片。因此在图3的实施例中，未使用接触导体和支承层。
图4中所示的发光二极管模块的实施例与图1所示的实施例的区别在与发光二极管芯片2a、2b、2c的电接触引导部。
如图1中的例子中那样，发光二极管芯片2a、2b、2c被构造为具有第一接触层9a和第二接触层9b，所述接触层分别被布置在发光二极管芯片2a、2b、2c的相对的表面上。发光二极管芯片2a、2b、2c的第一接触层9a分别优选地借助于焊剂层7被布置在第一连接面8a上并且与所述第一连接面8a以导电的方式相连接。
与图1中所示的发光二极管模块不同，在图4的实施例中，在发光二极管芯片2a、2b、2c的背向载体衬底1的侧布置有衬底13。因此，发光二极管芯片2a、2b、2c被布置在载体衬底1与衬底13之间。
衬底13优选地是玻璃衬底、或者对由发光二极管芯片2a、2b、2c所发射的辐射透明的膜、例如玻璃膜。该衬底特别优选地是里面含有散射颗粒的散射片。在所述散射颗粒处，由发光二极管芯片2a、2b、2c的有源层所发射的辐射优选不定向地在所有空间方向上被散射。散射颗粒优选均匀地分布在衬底13中，使得散射辐射均匀地传播。由此可以通过辐射角减小颜色不均匀性。由该模块所发射的辐射的均匀的辐射特性被有利地实现。
衬底13在朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的侧具有结构化的印制导线10。发光二极管芯片2a、2b、2c的第二接触层9b分别优选地借助于焊剂与印制导线10的部分区域以导电的方式相连接。
另外，在载体衬底1与衬底13之间布置有平坦化层12a、12b。所述平坦化层分别在发光二极管芯片2a、2b、2c的第二接触层9b的区域中具有凹陷。
第二连接面8b分别通过穿过平坦化层12a、12b的第三通孔接触部11与印制导线10的部分区域以导电的方式相连接，其中发光二极管芯片2a、2b、2c的第二接触层9b分别以导电的方式与该部分区域相连接。因此，印制导线10的每个部分区域分别与恰好一个发光二极管芯片2a、2b、2c的恰好一个接触层9b以导电的方式相连接。另外，印制导线10的每个部分区域分别恰好与一个第三通孔接触部11以导电的方式相连接。
优选地，第三通孔接触部11优选地借助于焊剂层7分别与第二通孔接触部40b、41b以导电的方式相连接。
因此在这种情况下，发光二极管芯片2a、2b、2c的电接触部通过第一接触区域30a、31a和第一通孔接触部40a、41a通向发光二极管芯片2a、2b、2c的第一接触层9a，并且通过第二接触层9b、结构化的印制导线10、第三通孔接触部11、以及第二通孔接触部40b、41b通向第二接触区域30b、31b。
平坦化层12a、12b优选地含有苯并环丁烯(BCB)。印制导线、第一、第二和第三通孔接触部40a、40b、41a、41b、11优选地含有铜。
由发光二极管芯片2a、2b、2c所发射的辐射的耦合输出优选地通过衬底13进行。所述辐射耦合输出在图4中用箭头示出。
与图1、3和4中所示的实施例不同，图5中所示的实施例示出了发光二极管芯片2a、2b、2c的可替代的电接触可能性。
在该实施例中，第一接触层9a和第二接触层9b分别被布置在发光二极管芯片2a、2b、2c的朝向载体衬底1的表面和背向载体衬底1的表面上，其中第二接触层9b具有电流分布结构。
因此，第二接触层9b由连接区域和连接轨(Anschlussbahn)组成，由此有利地进行电流扩展，使得实现发光二极管芯片2a、2b、2c的均匀的辐射特性。
在发光二极管芯片2a、2b、2c的背向载体衬底1的表面上布置有导电层15。在导电层15上布置有衬底13，其中衬底13在朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的表面上具有结构化的例如含有ITO(铟锡氧化物)的TCO层16。
另外，结构化的TCO层16的朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的表面具有结构化的印制导线17，所述印制导线17分别被构造成环形结构。
因此，第二接触层9b分别通过导电层15与环形结构17以导电的方式相连接。另外，结构化的TCO层16分别通过框接触部18与第二连接面8b以导电的方式相连接。
因此，在发光二极管芯片2a、2b、2c与衬底13之间分别布置有导电层15、结构化的印制导线17、以及结构化的TCO层16。
图5中的实施例的衬底13基本上对应于图4中的实施例的衬底13。
结构化的TCO层16的每个部分区域、以及每个环形结构17分别布置在一个发光二极管芯片2a、2b、2c之上，并且通过导电层15与该发光二极管芯片2a、2b、2c以导电的方式相连接。在此，导电层15、结构化的TCO层16以及环形结构17被构造为使得分别与一个发光二极管芯片2a、2b、2c以导电方式连接的所述层借助于间隔而与同相邻发光二极管芯片以导电方式连接的层彼此电绝缘。
在该实施例中，发光二极管芯片2a、2b、2c的电接触部分别通过导电层15、通过环形结构17、通过TCO层16、以及通过框接触部18通向载体衬底1的第二通孔接触部40b。
框接触部18优选地是ICA接触部。导电层15优选地是ACA层。
如图4中的实施例中那样，由发光二极管芯片2a、2b、2c所发射的辐射的耦合输出优选地通过衬底13来进行。该辐射耦合输出在图5中用箭头示出。
与图1、3和4中的实施例不同，在图5的实施例中，发光二极管芯片2a、2b、2c和框接触部18被布置在优选地含有AlN的金属化部14上。
图6中所示的发光二极管模块示出了发光二极管模块的另一实施例的示意性立体图。与图2中所示的实施例不同，在载体衬底1上附加地布置有包围发光二极管芯片2a、2b、2c的反射器19。
反射器19优选以框的形式包围发光二极管芯片2a、2b、2c。由此，由发光二极管芯片2a、2b、2c所发射的辐射可以在耦合输出面的方向上被反射，使得有利地提高发光二极管模块的耦合输出效率。
反射器19优选地被放置到载体衬底上。反射器19优选地含有硅，其中反射器的朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的内表面20特别优选地被构造成镜面。
反射器的朝向发光二极管芯片2a、2b、2c的内表面20优选地被构造为倾斜的。由此可以根据发光二极管芯片2a、2b、2c的辐射特性有针对性地将投射到反射器的内表面20上的辐射向耦合输出面方向反射。
图7中示出了发光二极管模块的另一实施例。如图1、2、3、4、5或6中所示那样的LED模块100被置入优选地含有环氧树脂的壳体中。但是被置入该壳体中的LED模块100不具有载体衬底1。在此，载体衬底1是壳体的一部分，并且形成发光二极管芯片的安装面。因此，该壳体由载体衬底1和反射器19组成。反射器19优选地具有朝向LED模块100的反射内表面20。
在该壳体上优选地布置有光学元件21，所述光学元件21优选地被布置在发光二极管芯片的辐射耦合输出侧之后。尤其是应将光学元件21理解成一种部件，其对由发光二极管芯片的有源层所发射的辐射具有射束成形的特性，也就是说，所述特性尤其是有针对性地影响所发射辐射的辐射特性和/或方向性。例如在辐射方向上在发光二极管芯片之后布置透镜。另外，也可以将光学元件理解成对由发光二极管芯片所发射的辐射透明的、保护发光二极管芯片免受机械影响的盖例如透明膜或玻璃板。
图7中所示的光学元件21在将光学元件21施加到壳体上的方法步骤期间被示出。这意味着，光学元件21还必须被向下翻转到壳体上，使得光学元件21与壳体的背向载体衬底1的表面相接触。图7中用箭头示出了向下翻转的方向。
通过发光二极管模块的发光二极管芯片的、通过穿过载体衬底1的通孔接触部所引导的电接触部，可以将光学元件21布置为与发光二极管芯片接近的芯片接近形式(chipnah)，而在此不必使电接触部受到损坏的危险，而这例如在常规的键合线的情况下不利地是可能的。
图8a至8c中所示的实施例示出了在制造LED模块100a、100b期间的中间产品，所述中间产品形成于将载体衬底分割成多个单独的发光二极管模块100a、100b之前。
发光二极管模块优选地以具有多个发光二极管模块100a、100b的联合体的形式被制造。因此，可表面安装的发光二极管模块的制造有利地可以大批量进行。
为此，多个第一和第二接触区域、多个第一和第二连接面、多个第一和第二通孔接触部、以及多个第一、第二和第三发光二极管芯片被共同布置在一个载体衬底上。接着，该联合体优选地借助于例如切割22被分割成可表面安装的发光二极管模块100a、100b。在分割之后，可表面安装的发光二极管模块100a、100b单独地存在。
每个可表面安装的发光二极管模块100a、100b优选地在分割以后具有恰好一个第一、一个第二和一个第三发光二极管芯片。
另外，通过大批量制造发光二极管模块，有利地也可以使被布置在一个发光二极管模块100a、100b中的发光二极管的芯片的数目个别化地与针对发光二极管模块所设施的应用相适应。
各个可表面安装的发光二极管模块100a、100b可以在分割之后在电和光方面被测试。可替代地，整个联合体可以在分割前在电和光方面被测试，并且接着被分开。在分割之后，优选地用于安装在例如电路板上的可表面安装的发光二极管模块100a、100b可以被完成。
图8A示出了由图1中所示的发光二极管模块100a、100b构成的联合体，图8B示出了由图4中所示的发光二极管模块构成的联合体，并且图8C示出了由图5中所示的发光二极管模块构成的联合体。
本专利申请要求德国专利申请10 2008 021 402.7的优先权，该德国专利申请的公开内容通过回引结合于此。
本发明并不由于根据实施例所作的描述而限于这些描述，而是包括每种新的特征以及特征的每种组合，所述组合尤其是包括权利要求书中的特征的每种组合，即使该特征或者该组合本身未在权利要求书或者实施例中予以明确说明。
Claims (15)
1.一种可表面安装的发光二极管模块(100)，具有载体衬底(1)，在所述载体衬底(1)上布置有至少三个发光二极管芯片(2a，2b，2c)，所述发光二极管芯片(2a，2b，2c)分别具有用于产生电磁辐射的有源层，其中
-载体衬底(1)具有至少三个第一和三个第二电连接面(8a，8b)；
-所述发光二极管芯片(2a，2b，2c)分别具有第一接触层(9a)，所述第一接触层(9a)分别与第一连接面(8a)以导电的方式相连接；
-所述发光二极管芯片(2a，2b，2c)分别具有第二接触层(9b)，所述第二接触层(9b)分别与第二连接面(8b)以导电的方式相连接；
-第一发光二极管芯片(2a)发出红光光谱范围中的辐射，第二发光二极管芯片(2b)发出绿光光谱范围中的辐射，并且第三发光二极管芯片(2c)发出蓝光光谱范围中的辐射；
-所述发光二极管芯片(2a，2b，2c)每个都不具有生长衬底。
2.根据权利要求1所述的发光二极管模块(100)，其中所述至少三个发光二极管芯片(2a，2b，2c)之中的至少两个能够被单独地电控制。
3.根据前述权利要求之一所述的发光二极管模块，其中
载体衬底(1)在背向发光二极管芯片(2a，2b，2c)的表面上具有第一接触区域(30a，31a)，所述第一接触区域(30a，31a)分别通过穿过载体衬底(1)的第一通孔接触部(40a，41a)与第一连接面(8a)以导电的方式相连接。
4.根据权利要求3所述的发光二极管模块，其中
载体衬底(1)在背向发光二极管芯片(2a，2b，2c)的表面上具有第二接触区域(30b，31b)，所述第二接触区域(30b，31b)与第一触区域(30a，31a)电绝缘，并且分别通过穿过载体衬底(1)的第二通孔接触部(40b，41b)分别与第二连接面(8b)以导电的方式相连接。
5.根据权利要求4所述的发光二极管模块，其中
第一接触层(9a)和第二接触层(9b)分别被布置在发光二极管芯片(2a，2b，2c)的朝向载体衬底(1)的表面上，并且第一连接面(8a)分别与第一接触层(9a)以导电的方式相连接，并且第二连接面(8b)分别与第二接触层(9b)以导电的方式相连接。
6.根据权利要求4所述的发光二极管模块，其中
第一接触层(9a)和第二接触层(9b)分别被布置在发光二极管芯片(2a，2b，2c)的朝向载体衬底(1)的表面和背向载体衬底(1)的表面上；以及
-第二接触层(9a)分别通过接触导体(5)与第二连接面(8b)以导电的方式相连接，其中在发光二极管芯片(2a，2b，2c)附近分别布置有在上面引导接触导体(5)的支承层(6)。
7.根据权利要求4所述的发光二极管模块，其中
-第一接触层(9a)和第二接触层(9b)分别被布置在发光二极管芯片(2a，2b，2c)的朝向载体衬底(1)的表面和背向载体衬底(1)的表面上；
-在发光二极管芯片(2a，2b，2c)的背向载体衬底(1)的侧布置有衬底(13)，所述衬底(13)在朝向发光二极管芯片(2a，2b，2c)的表面上具有结构化的印制导线(10)；以及
-在载体衬底(1)与衬底(13)之间布置有平坦化层(12a，12b)，所述平坦化层(12a，12b)分别在第二接触层(9b)的区域中具有凹陷。
8.根据权利要求7所述的发光二极管模块，其中
-第二接触层(9b)分别与印制导线(10)的部分区域以导电的方式相连接；以及
-印制导线(10)的部分区域分别通过穿过平坦化层(12a，12b)的第三通孔接触部(11)与第二连接面(8b)以导电的方式相连接。
9.根据权利要求4所述的发光二极管模块，其中
-第一接触层(9a)和第二接触层(9b)分别被布置在发光二极管芯片(2a，2b，2c)的朝向载体衬底(1)的表面和背向载体衬底(1)的表面上；以及
-第二接触层(9b)具有电流分布结构。
10.根据权利要求9所述的发光二极管模块，其中
-分别在发光二极管芯片(2a，2b，2c)的背向载体衬底(1)的表面上布置有导电层(15)；
-在导电层(15)上布置有衬底(13)，其中衬底(13)在朝向发光二极管芯片(2a，2b，2c)的表面上具有结构化的TCO层(16)；
-结构化的TCO层(16)的朝向发光二极管芯片(2a，2b，2c)的表面具有结构化的印制导线(17)；
-电流分布结构(9b)分别通过导电层(15)与结构化的印制导线(17)以导电的方式相连接；以及
-结构化的TCO层(16)分别通过框接触部(18)与第二连接面(8b)以导电的方式相连接。
11.根据前述权利要求之一所述的发光二极管模块，其中
在载体衬底(1)上布置有包围发光二极管芯片(2a，2b，2c)的反射器(19)。
12.根据前述权利要求之一所述的发光二极管模块，其中
在发光二极管芯片(2a，2b，2c)之后布置有光学元件(21)。
13.根据前述权利要求之一所述的发光二极管模块，其中
所述至少三个发光二极管芯片(2a，2b，2c)之中至少两个之间的间隔小于20μm。
14.一种用于制造多个可表面安装的发光二极管模块(100a，100b)的方法，具有下列步骤：
-提供载体衬底(1)，所述载体衬底(1)具有多个接触区域(30a，30b，31a，31b)，其中在载体衬底(1)的与接触区域(30a，30b，31a，31b)相对的表面上布置有多个第一和第二电连接面(8a，8b)，所述电连接面(8a，8b)分别通过穿过载体衬底(1)的第一和第二通孔接触部(40a，40b，41a，41b)与接触区域(30a，30b，31a，31b)以导电的方式相连接；
-提供发光二极管载体，在所述发光二极管载体上布置多个单独的并且与所述发光二极管载体相连接的发光二极管芯片(2a，2b，2c)，其中发光二极管芯片(2a，2b，2c)分别具有拥有有源层的半导体层序列，并且上面已经生长有发光二极管芯片(2a，2b，2c)的半导体层序列的生长衬底分别被完全除去；
-将载体衬底(1)和发光二极管载体相对于彼此地布置为使得所述发光二极管芯片(2a，2b，2c)背向连接面(8a，8b)；
-将所述多个发光二极管芯片(2a，2b，2c)与载体衬底(1)在被分配给相应的发光二极管芯片(2a，2b，2c)的第一连接区域中机械连接，将相应的发光二极管芯片(2a，2b，2c)的第一接触层(9a)与被分配给发光二极管芯片(2a，2b，2c)的第一连接区域的第一连接面(8a)以导电的方式相连接，并且将与载体衬底(1)相连接的发光二极管芯片(2a，2b，2c)与所述发光二极管载体分开；
-将相应的发光二极管芯片(2a，2b，2c)的第二接触层(9b)分别与被分配给相应的发光二极管芯片(2a，2b，2c)的第二连接区域的第二连接面(8b)以导电的方式相连接；
-将载体衬底(1)分割成多个单独的发光二极管模块(100a，100b)，所述发光二极管模块(100a，100b)具有至少三个第一和三个第二连接面(8a，8b)，并且具有至少三个分别被布置在第一连接面(8a)上并且分别与第一和第二连接面(8a，8b)以导电的方式相连接的发光二极管芯片(2a，2b，2c)，其中
-第一发光二极管芯片(2a)发射红光光谱范围中的辐射，第二发光二极管芯片(2b)发射绿光光谱范围中的辐射，并且第三发光二极管芯片(2c)发射蓝光光谱范围中的辐射。
15.根据权利要求14所述的方法，其中
在将发光二极管芯片(2a，2b，2c)施加到载体衬底(1)上以前，第一接触层(8a)分别被电镀增强。
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